ZCC 215-3 - ILMU FIZIK MODEN I OKT NOV 1993

UNIVERSITI ^{SAINS MALAYSIA} Peperiksaan Semester ^Pertama

Sidang Akademik ^L993/94

Oktober/November ^L993

ZCC 21513 - IImu Fizik ^Moden I Masa : [3 ^jam]

SiIa pastikan

^bahawa

kertas

peperiksaan muka

surat

^yang

bercetak

^{sebelum anda}

ini.

Jawab KESEMUA LIMA ^SOAIAN.

tcesemuanya wajTb dijawab di ^dal-am Bahasa Malaysia.

(a)

(b)

(c)

ini

mengandungi ^EMPAT memulakan PePeri-ksaan

1. Berasas kepada transformasi

kesan kinematik berikut: Lorentz, bincangkan (i) Pengecutan ^panJang

( ii ) Pemanjangan ^masa

sebuah roket melewati bumi dengan kelajuan 0.8c.

Pada ketika itu roket melepaskan suatu isyarat cahaya menghala ke hadapan roket ' ^Berapakah relajuan isyarat ^cahaya aafi ^pandangan pemerhati di

Bumi?

Bintang Alpha Centauri berjarak 4'3 x ¹⁰¹⁶ m dari bumi.

(i) Tentukan ^masa yang diukur oleh jam di ^bumi bagiroketberg_erakdaribumikelrintangdan

xemoati ke bumi. Kelajuan roket adatah ^0.999c.

( ii ) Bagaimanakah masa yang diukur oleh jam di roiet? ^(AnggaP I tahun = ³⁶⁵ hari)'

( 2sl100 )

(a) Bermufa dari hubungan j isim kerelatifan

di mana *o ad.alah jisim rehat, v adalah kelajuan jasad dan c adalah kelajuan ^cahaya.

Tunjukkan tenaga total jasad adalah E -' _^"2 '

o

2.

o

I -

^u2/c2

227 ...2/-

2.

lzcc

^2r5/3)

-2

(b)

Tunjukkan

bagi nilai v

^yang

kecil

tenaga

kinetik kerelatj-fan

menjadi bentuk

kLasik k

=

! ^r2.

(c)

Suatu

efektron

Tentukan: rnempunyai tenaga

kinetik

^{I2O keV.}

(i) jisim

_elektron

(

ii) kelajuan elektron.

[Jisim rehat elektron

^mo

=

^{9.11 x}

(20/100)

(a)

Gambarajah

3.1 dan 3.2

menggambarkan

hasil

ekspe-

rimen liesan fotoetektrik.

Berasaskan ^gambarajah tersebut,

(i)

bincangkan kegagalan

teori klasik

dalam ^mem-

beri

penjelasan

hasil

eksperimen.

(ii) jelaskan hasil tersebut

mengikut ^{konsep moden.}

Frekuens i ^: _{V =} malar

Arus fotoelektron ^{lawan keupayaan} penghenti bagi ^keamatan Yang

berbeza.

lo-3t

^nnl

3.

tro Ph

Jli c) q) +)o

+ro o,

h

a Keupayaan

penghent ¹ r/Penggenc at

Gambarajah 3. I:

228

. .

.3/-

I

ot{

+JJ(

o

q)

Po +{

o,

h

t

lzcc 2r5/31

-3

GambaraJan. 3.2: Arus fotoelektron ^{lawan keupayaan} penghenti bagi frekuensl ^{cahaya .} yang berbeza.

Cahaya dengan jarak gelmbang 350 nm (1rrrn = 10-9 ^m) ditujukan pada permukaan suatu ^logam.

(Fungsi kerja logam 2.2 eV).

Tentukan:

(i) tenaga foton

(ii) _tenaga kinetik ^maksimum fotoelektron iii) keupayaan penghenti/penggencat-.

3. (b)

4. (a) Suatu foton sinar-X di-serakkan bebas melalui sudut serakan ^90' jarak gelombang sinar-X datang terserak.

( 20l 100 )

oleh suatu elektron . ^{Tentukan perubahan} dengan sinar-X Yang a

(b) Suatu efektron dipecutkan melal-ui ^{keupayaan 150 V.}

(i) Berapakah gelombang de Broglie ^e.Iektron?

( ii ) Jika ^kej ituan menghitung kelajuan elektron adalah 0.005?, hitung kepastian untuk ^mendapat kedudukan efektron.

(20l100)

Keanatan cahaya

u1'uzt'3

o- o ^o

Keupayaan penghent i / Peng,gencat

22s

...4/_

Izcc

^2r5/31 -4

5. (a) (i) Berasaskan model Rutherford bagi atom, terbit- kan tenaga total atom hidrogen.

(ii) Mengapakah model Rutherford gagal menjelaskan xesiabitan atom? Cadangkan model yang sesuai bagi menjelaskan kegagalan tersebut.

(b) pemalar Rydberg R bagi hidrogen adalah 1.097 x L07 . m.Tentukanhadjarakgelombangterpendekdan-l

terPanjang bagi sirj- ^Lyman.

(15/100)

- ^oooOooo

a

230